課題計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的原理（第1課時）建議課時3課時課型新知學(xué)習(xí)課（√）原理探究課（）綜合應(yīng)用課（）其它_____（）教學(xué)背景分析計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的原理是本章較為重要的一節(jié)內(nèi)容，在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了生活中計(jì)算機(jī)視覺的應(yīng)用，并能夠說出計(jì)算機(jī)視覺的核心是特征提取和特征模型建構(gòu)，但這些僅停留在表層認(rèn)知。學(xué)生對于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)背后的原理知之甚少，為了更加深入的學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，本節(jié)課將通過自主閱讀材料，理解人和計(jì)算機(jī)視覺的形成過程，通過實(shí)驗(yàn)探究，體驗(yàn)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的工作流程，并加深對核心概念的理解。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解人的視覺是如何形成的。2.理解計(jì)算機(jī)視覺是如何形成的。3.理解計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的工作流程。4.理解圖像采集的設(shè)備有哪些。5.理解圖像在計(jì)算機(jī)中是如何表示的。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)1.學(xué)習(xí)重點(diǎn)（1）理解人的視覺是如何形成的。（2）理解計(jì)算機(jī)視覺是如何形成的。（3）理解計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的工作流程。（4）理解圖像采集的設(shè)備有哪些。2.學(xué)習(xí)難點(diǎn)（1）理解圖像在計(jì)算機(jī)中是如何表示的。課前準(zhǔn)備教材，教學(xué)課件，學(xué)習(xí)單，視頻素材：《視頻1：計(jì)算機(jī)視覺的原理》和《視頻2：圖像的構(gòu)成》。教學(xué)過程設(shè)計(jì)教師活動學(xué)生活動環(huán)節(jié)一：新課引入教師活動：1.舊知回顧：展示刷臉驗(yàn)票以及圖像識別的應(yīng)用，啟發(fā)學(xué)生思考機(jī)器人是怎么識別人臉或者物體的？2.總結(jié)機(jī)器能夠識別的關(guān)鍵是特征提取和特征模型的構(gòu)建，啟發(fā)學(xué)生思考計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的原理。學(xué)生活動：1.思考教師提出的問題，結(jié)合前面的學(xué)習(xí)，能夠回答出機(jī)器是通過特征提取和特征模型的構(gòu)建來識別不同對象的。2.跟隨教師的思路，回憶第1節(jié)的內(nèi)容，并產(chǎn)生對計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)原理的思考。設(shè)計(jì)意圖：通過舊知回顧，引入主題——計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的原理。 環(huán)節(jié)二：新知學(xué)習(xí)教師活動：1.組織學(xué)習(xí)活動1：探究人和計(jì)算機(jī)視覺的形成過程。（1）說明活動要求：觀看視頻，閱讀教材P90~91，探究人和計(jì)算機(jī)視覺的形成過程，填寫學(xué)習(xí)單問題1。（2）播放《視頻1：計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的原理》和《視頻2：人類視覺的形成過程》。（3）課堂巡視，解決學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中的疑問。（4）組織學(xué)生回答，并進(jìn)行活動總結(jié)。2.詳細(xì)介紹人的視覺和計(jì)算機(jī)視覺的形成過程。強(qiáng)調(diào)人眼中的圖像是物理圖像，計(jì)算機(jī)眼中的圖像是數(shù)字圖像。3.啟發(fā)學(xué)生思考以下問題，為講解計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的工作流程作鋪墊。問題：數(shù)字圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)之后，是不是計(jì)算機(jī)視覺就產(chǎn)生了呢？舉例：一張玉米的照片，傳入計(jì)算機(jī)后，下次再傳一張玉米的照片，計(jì)算機(jī)是不是能夠像人一樣識別出來呢？4.詳細(xì)介紹計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的工作流程，并強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的人工智能核心是特征提取和模型訓(xùn)練。5.詳細(xì)介紹圖像采集的流程，引出數(shù)字圖像的概念，啟發(fā)學(xué)生思考計(jì)算機(jī)眼中的數(shù)字圖像究竟是什么樣子的呢？6.組織學(xué)習(xí)活動2：探究數(shù)字圖像的構(gòu)成。（1）說明活動要求：請觀看視頻，猜想將這張圖片放大一定倍數(shù)后，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？。（2）播放《視頻2：圖像的構(gòu)成》。（3）組織學(xué)生進(jìn)行匯報(bào)。7.詳細(xì)介紹像素、單色圖像、彩色圖像等概念，重點(diǎn)講解單色圖像和彩色圖像的顏色編碼。學(xué)生活動：1.開展學(xué)習(xí)活動1：探究人和計(jì)算機(jī)視覺的形成過程。（1）了解活動要求。（2）觀看視頻。（3）閱讀教材，完成學(xué)習(xí)單問題1。（4）舉手發(fā)言，匯報(bào)學(xué)習(xí)成果。2.跟隨教師的思路，系統(tǒng)了解人的視覺和計(jì)算機(jī)視覺的形成過程，并對物理圖像和數(shù)字圖像的概念有基本認(rèn)識。3.思考教師提出的問題。4.了解計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的工作流程。5.了解圖像采集的流程，思考教師提出的問題。6.開展學(xué)習(xí)活動2：探究數(shù)字圖像的構(gòu)成。（1）了解活動要求。（2）觀看視頻。（3）舉手發(fā)言，匯報(bào)觀察結(jié)果。7.了解像素、單色圖像和彩色圖像的概念，并理解單色圖像和彩色圖像的顏色編碼。設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)習(xí)活動1，閱讀教材，自主探究人和計(jì)算機(jī)視覺的形成過程，初步認(rèn)識物理圖像和數(shù)字圖像的概念，理解計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的工作流程。通過學(xué)習(xí)活動2，觀察圖像在計(jì)算機(jī)中的表示方法，化抽象為形象，理解像素、單色圖像和彩色圖像等核心概念。環(huán)節(jié)三：總結(jié)歸納教師活動：1.通過提問引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)知識點(diǎn)，問題如下：（1）請分別說說人的視覺和計(jì)算機(jī)視覺形成的過程？（2）計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的工作流程主要包括哪些環(huán)節(jié)？（3）請說說單色（灰度）圖像和彩色圖像有什么區(qū)別？學(xué)生活動：1.學(xué)生回答問題，進(jìn)行課堂總結(jié)。設(shè)計(jì)意圖：通過提問幫助學(xué)生回憶本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果、鞏固新知。學(xué)習(xí)評價評價任務(wù)（詳見學(xué)習(xí)單）：閱讀教材P90~91，探究人和計(jì)算機(jī)視覺的形成過程，填寫表格。（10分）視覺外部刺激成像理解人類視覺的形成物體計(jì)算機(jī)視覺的形成分析思考：人眼中的圖像和計(jì)算機(jī)眼中的圖像有什么不同？評價標(biāo)準(zhǔn)：表格總共有5小空，1大空。每小空1分，大空5分，總分10分。視覺外部刺激成像理解人類視覺的形成物體眼睛大腦計(jì)算機(jī)視覺的形成物體攝像頭計(jì)算機(jī)分析思考：人眼中的圖像和計(jì)算機(jī)眼中的圖像有什么不同？人眼中的圖像是以自然形式呈現(xiàn)的，稱作物理圖像，計(jì)算機(jī)并不能直接處理物理圖像。在用計(jì)算機(jī)處理前，物理圖像會轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像，因此計(jì)算機(jī)眼中的圖像是數(shù)字圖像。課題計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的原理（第2課時）建議課時3課時課型新知學(xué)習(xí)課（）原理探究課（√）綜合應(yīng)用課（）其它_____（）教學(xué)背景分析計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的原理是本章較為重要的一節(jié)內(nèi)容，在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了生活中計(jì)算機(jī)視覺的應(yīng)用，并能夠說出計(jì)算機(jī)視覺的核心是特征提取和特征模型建構(gòu)，但這些僅停留在表層認(rèn)知。學(xué)生對于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)背后的原理知之甚少，為了更加深入的學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，本節(jié)課將通過自主閱讀材料，理解人和計(jì)算機(jī)視覺的形成過程，通過實(shí)驗(yàn)探究，體驗(yàn)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的工作流程，并加深對核心概念的理解。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解圖像在計(jì)算機(jī)中是如何表示的。2.理解并說明圖像的特征。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)1.學(xué)習(xí)重點(diǎn)（1）理解圖像在計(jì)算機(jī)中是如何表示的。（2）理解并說明圖像的特征。2.學(xué)習(xí)難點(diǎn)（1）理解圖像在計(jì)算機(jī)中是如何表示的。課前準(zhǔn)備教材，教學(xué)課件，平板電腦人工智能實(shí)驗(yàn)平臺中的“認(rèn)識圖像”實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)單，視頻素材：《視頻1：像素》和《視頻2：圖像的存儲》，圖片“植物石榴花.jpg”。教學(xué)過程設(shè)計(jì)教師活動學(xué)生活動環(huán)節(jié)一：新課引入教師活動：1.通過提問引導(dǎo)學(xué)生回顧上節(jié)課所學(xué)知識點(diǎn)，問題如下。（1）構(gòu)成數(shù)字圖像的最基本單元是_____________。（2）數(shù)字圖像可以分為____________和_____________。（3）像素的亮度一般數(shù)值范圍為______________。2.總結(jié)并引出衡量數(shù)字圖像質(zhì)量的因素。學(xué)生活動：1.學(xué)生思考并回答問題。（1）像素。（2）單色圖像，彩色圖像。（3）0~255。2.了解衡量數(shù)字圖像質(zhì)量的因素。設(shè)計(jì)意圖：通過回顧舊知，建立前后知識間的聯(lián)系。 環(huán)節(jié)二：新知學(xué)習(xí)教師活動：1.組織學(xué)習(xí)活動1：觀察影響圖像質(zhì)量的因素。（1）教師在PPT中，打開“設(shè)置圖片格式”窗口，改變圖片的清晰度、對比度、顏色飽和度，讓學(xué)生觀察圖片的變化。（2）要求學(xué)生結(jié)合教材和實(shí)驗(yàn)觀察，完成學(xué)習(xí)單問題1。（3）組織學(xué)生進(jìn)行匯報(bào)。2.結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀察，詳細(xì)介紹灰度級、層級、對比度、清晰度、空間分辨率等概念的含義。3.組織學(xué)習(xí)活動2：觀察圖像的基本屬性。（1）學(xué)生4-6人一組。（2）說明活動步驟與要求：打開平板人工智能實(shí)驗(yàn)平臺→選擇“認(rèn)識圖像”→觀察圖像的“基本屬性”。調(diào)整圖像的位深和圖像尺寸，觀察圖像存儲大小的變化，并完成分析思考題。（3）解釋實(shí)驗(yàn)平臺中位深的概念。（4）對于平臺操作不太熟悉的同學(xué)，教師可以播放視頻《像素》和《圖像的存儲》，詳細(xì)介紹操作流程。（5）組織學(xué)生進(jìn)行匯報(bào)，并進(jìn)行總結(jié)。4.在學(xué)生理解圖像存儲大小的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)。5.啟發(fā)學(xué)生思考如何區(qū)分貓和狗？通過學(xué)生的回答，總結(jié)人是根據(jù)狗和貓的不同特征來對其進(jìn)行分類的，引出計(jì)算機(jī)通過特征提取，對圖像進(jìn)行分類。6.介紹圖像特征的種類以及計(jì)算機(jī)特征提取的過程。7.組織學(xué)習(xí)活動3：觀察圖像的特征。（1）學(xué)生4-6人一組。（2）說明活動步驟與要求：上網(wǎng)下載2張狗的照片，2張貓的照片（PPT中準(zhǔn)備了4張圖片供學(xué)生參考）；打開平板人工智能實(shí)驗(yàn)平臺→選擇“認(rèn)識圖像”→觀察“圖像特征”；更換一張狗的照片，觀察它的顏色特征、輪廓特征和紋理特征；對比2張狗的照片，觀察其相似度，對比狗和貓的照片，觀察其相似度，完成學(xué)習(xí)單問題2。（3）課堂巡視，解決小組合作中存在的問題。（4）組織學(xué)生進(jìn)行匯報(bào)，進(jìn)行活動總結(jié)。8.詳細(xì)介紹圖像的顏色特征、輪廓特征和紋理特征的含義及其在具體圖像分類案例中的應(yīng)用。結(jié)合活動3得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，即使用顏色特征、紋理特征，不能太有效的將狗和貓區(qū)分開。再次強(qiáng)調(diào)一個好的特征應(yīng)與其他特征之間有明顯的差異，一般要根據(jù)具體問題選擇特征提取方法。學(xué)生活動：1.開展學(xué)習(xí)活動1：觀察影響圖像質(zhì)量的因素。（1）觀察圖片的清晰度、對比度、顏色飽和度改變后，圖片的變化。（2）閱讀教材，完成學(xué)習(xí)單問題1。（3）舉手發(fā)言，匯報(bào)學(xué)習(xí)成果。2.跟隨教師的思路，系統(tǒng)了解灰度級、層次、對比度、清晰度、空間分辨率等概念的含義。3.開展學(xué)習(xí)活動2：觀察圖像的基本屬性。（1）組織分工。（2）了解活動步驟與要求。（3）初次嘗試，了解位深的概念。（4）觀看視頻《像素》和《圖像的存儲》，了解操作流程。（5）舉手發(fā)言，匯報(bào)學(xué)習(xí)成果。4.了解圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)。5.學(xué)生思考并回答：體型、耳朵、鼻子等。6.了解圖像特征的種類以及計(jì)算機(jī)特征提取的過程。7.開展學(xué)習(xí)活動3：觀察圖像的特征。（1）組織分工。（2）了解活動步驟與要求。（3）下載圖片或平板拍下PPT中的4張圖片，開展實(shí)驗(yàn)，觀察圖像的特征，并完成學(xué)習(xí)單問題2。（4）舉手發(fā)言，匯報(bào)學(xué)習(xí)結(jié)果。8.跟隨教師的思路，系統(tǒng)了解圖像的顏色特征、輪廓特征和紋理特征的含義及其在具體圖像分類案例中的應(yīng)用。結(jié)合活動3的感知體驗(yàn)，理解一個好的特征應(yīng)與其他特征之間有明顯的差異。設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)習(xí)活動1，直觀感受圖片的清晰度、對比度、顏色飽和度變化對圖像質(zhì)量的影響，加深學(xué)生對概念的理解。通過學(xué)習(xí)活動2，對彩色圖像的RGB編碼以及圖像分辨率更深入的認(rèn)識。以人如何區(qū)分狗和貓為例，通過學(xué)習(xí)活動3，讓學(xué)生觀察狗的圖像特征，對比2幅圖像的相似度，理解計(jì)算機(jī)特征提取時，好的特征應(yīng)與其他特征之間有明顯的差異，一般要根據(jù)具體問題選擇特征提取方法。環(huán)節(jié)三：總結(jié)歸納教師活動：1.通過提問引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)知識點(diǎn)，問題如下：（1）請分別說說圖像的對比度、清晰度、空間分辨率的含義？（2）圖像可以直觀感受的自然特征有哪些？學(xué)生活動：1.學(xué)生回答問題，進(jìn)行課堂總結(jié)。設(shè)計(jì)意圖：通過提問幫助學(xué)生回憶本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果、鞏固新知。學(xué)習(xí)評價評價任務(wù)（詳見學(xué)習(xí)單問題2）：根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，結(jié)合教材，對圖像的特征進(jìn)行解釋，填寫你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（10分）圖像的特征含義解釋顏色特征紋理特征輪廓特征相似度檢測（填入你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）相似檢測第1輪：比較2只狗第2輪：比較狗和貓最終相似度顏色相似度紋理相似度你的發(fā)現(xiàn)：評價標(biāo)準(zhǔn)：表格總共有10空，每空1分，總分10分。圖像的特征含義解釋顏色特征用來描述圖像或圖像區(qū)域中，不同色彩在整幅圖像中占的比例。紋理特征描述圖像或者圖像區(qū)域所對應(yīng)景物的表面性質(zhì)。輪廓特征用來描述圖像中事物的輪廓。相似度檢測（填入你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）相似檢測第1輪：比較2只狗第2輪：比較狗和貓最終相似度70%68%顏色相似度53%49%紋理相似度87%87%你的發(fā)現(xiàn)：使用顏色特征、紋理特征，不能太有效的將狗和貓區(qū)分開。課題計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的原理（第3課時）建議課時3課時課型新知學(xué)習(xí)課（）原理探究課（√）綜合應(yīng)用課（）其它_____（）教學(xué)背景分析計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的原理是本章較為重要的一節(jié)內(nèi)容，在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了生活中計(jì)算機(jī)視覺的應(yīng)用，并能夠說出計(jì)算機(jī)視覺的核心是特征提取和特征模型建構(gòu)，但這些僅停留在表層認(rèn)知。學(xué)生對于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)背后的原理知之甚少，為了更加深入的學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，本節(jié)課將通過自主閱讀材料，理解人和計(jì)算機(jī)視覺的形成過程，通過實(shí)驗(yàn)探究，體驗(yàn)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的工作流程，并加深對核心概念的理解。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能說明特征模型的訓(xùn)練過程。2.理解如何測試和輸出圖像的特征模型。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)1.學(xué)習(xí)重點(diǎn)（1）能說明特征模型的訓(xùn)練過程。（2）理解如何測試和輸出圖像的特征模型。2.學(xué)習(xí)難點(diǎn)（1）能說明特征模型的訓(xùn)練過程。課前準(zhǔn)備教材，教學(xué)課件，平板電腦人工智能實(shí)驗(yàn)平臺中的“人臉識別”實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)單，視頻：《人臉識別的原理》。教學(xué)過程設(shè)計(jì)教師活動學(xué)生活動環(huán)節(jié)一：新課引入教師活動：1.舊知回顧：帶學(xué)生一起回憶上節(jié)課特征提取實(shí)驗(yàn)，區(qū)分貓和狗的例子，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)顏色特征、紋理特征，不能太有效的將狗和貓區(qū)分開，強(qiáng)調(diào)一個好的特征應(yīng)與其他特征之間有明顯的差異，啟發(fā)學(xué)生思考計(jì)算機(jī)區(qū)分不同的人臉時，提取的是人臉的什么特征。學(xué)生活動：1.跟隨教師的思路，回憶特征提取的內(nèi)容，思考人臉特征提取的方法。設(shè)計(jì)意圖：通過回顧舊知，建立前后知識間的聯(lián)系。 環(huán)節(jié)二：新知學(xué)習(xí)教師活動：1.組織學(xué)習(xí)活動1：探究人臉識別的過程。（1）學(xué)生4-6人一組。（2）說明活動步驟與要求：打開平板人工智能實(shí)驗(yàn)平臺→選擇“人臉識別”→探究人臉識別的過程，完成學(xué)習(xí)單問題1。（3）課堂巡視，解決小組合作學(xué)習(xí)中存在的問題。（4）組織學(xué)生匯報(bào)，并進(jìn)行活動總結(jié)。2.播放視頻《人臉識別的原理》，讓學(xué)生更進(jìn)一步了解人臉特征提取及特征模型構(gòu)建的過程。3.以智能檢票系統(tǒng)和智能配貨系統(tǒng)為例，詳細(xì)介紹特征模型訓(xùn)練和特征模型測試與輸出的過程，并對比兩者的區(qū)別與聯(lián)系。學(xué)生活動：1.開展學(xué)習(xí)活動1：探究人臉識別的過程。（1）組織分工。（2）了解活動步驟與要求。（3）探究人臉識別過程，完成學(xué)習(xí)單問題1。（4）舉手發(fā)言，匯報(bào)學(xué)習(xí)成果。2.觀看視頻，進(jìn)一步了解人臉特征提取及特征模型構(gòu)建的過程。3